авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |
-- [ Страница 1 ] --

idb. КНИГА НОВОСТЕЙ

E - между сном опытом

01:00 Загадки как подсказки

[K] Нарушение симметрии с двуделением

Забытые тайны [40]

Сны о чем-то

большем [41]

Трюки Джокера [42]

Танцы на песке [43]

[K] Черепаха и три ее слона

Водные аттракционы [44]

Семейное дело [45]

Похоже на атмосферу [46]

Кольца Змеи [47]

[J] Песчаный червь Уроборос

Урок геометрии [48]

Мебиус и электричество [49] ЭПР и относительность [4A] Бразильский орех и гравитация [4B] [A] Музыка дымящихся зеркал Гармония звука, света и формы [4C] Формы музыки [4D] Кольца памяти [4E] Память формы [4F] http://KNIGANEWS.ORG 1 [K] Нарушение симметрии с двуделением Забытые тайны [40] В независимости от того, как оценивать результаты развития фундаментальной науки за последние полвека – как череду грандиозных успехов или же как унылое топтание на месте – одно можно констатировать совершенно определенно. В том, что касается взгляда на материю и сознание как на единую и неразрывно связанную систему, наука не продвинулась вперед ни на шаг с момента ухода Вольфганга Паули. Иначе говоря, наиболее волнующие вопросы человеческого существования – такие как «Кто мы? Откуда пришли? Зачем мы здесь?» – по-прежнему считаются никак не относящимися к предмету изысканий ученых-физиков.

Имеется сильное ощущение, что это неправильно. В настойчивом разделе нии материи и сознания чувствуется нечто чрезвычайно противоестествен ное, словно навязанное человеку принудительно. А поскольку позиция Вольфганга Паули в этом отношении выглядит куда более цельной и последовательной, представляется логичным продолжить исследования с 1 того места, где он остановился. Ну и дабы процесс дальнейшего развития идей Паули двигался естественно и органично, не лишено, быть может, смысла повнимательнее присмотреться к тем результатам и гипотезам, что появились одновременно у нескольких молодых физиков-теоретиков вскоре после кончины видного ученого в декабре 1958.

Каким именно образом одни и те же важные идеи по сути одновременно приходят в голову разным людям, это (пока) науке неизвестно. Но остается фактом, что в начале 1960-х годов сразу в трех местах полдюжины исследователей – Питер Хиггс [1] соло, дуэт F. Englert & R. Brout [2] и трио Guralnik / Hagen / Kibble [3] – независимо друг от друга разработали математику теоретического механизма для разрешения проблем с единством электрослабых взаимодействий и загадкой появления у частиц массы. Эта конструкция, обеспечивающая цельность и непротиворечивость Стандартной Модели частиц, в истории закрепилась под не самым справедливым, но зато кратким названием «механизм Хиггса». И получила общепринятую интерпретацию в виде легендарного – поскольку до сих пор никем не наблюдавшегося – «бозона Хиггса». Однако здесь эта теория интересна ради совсем другой интерпретации.

Суть одновременного открытия всех этих физиков можно представить так, что сконструированный ими механизм оказывается созвучен тем загадоч ным идеям Вольфганга Паули, что пронизывали и чрезвычайно воодушев ляли – судя по письмам – его исследования в последний год жизни. Можно напомнить, что несколько неожиданный интерес Паули к задачам 3 гидродинамики, не говоря уже о таинственных фразах про раздвоение и уменьшение симметрии, по сию пору не находят внятного объяснения у историков науки. В связи с чем особенно интересно посмотреть на теоретический механизм Хиггса в привязке именно к этим трем «ключам», которые могли бы дать подсказки относительно конструкции Паули.

# Что касается эффектов гидродинамики, то здесь созвучие идей представ ляется вполне очевидным. Когда суть заведомо нетривиальной математики в хиггсовой модели пытаются популярно донести до понимания обычных людей, то самые простые аналогии из жизни обычно связывают с водой. В качестве элементарного примера, иллюстрирующего появление массы у исходно безмассовых частиц, приводят замедление движений человека, 4 которому приходится идти по пояс в воде. Чуть более наглядный пример – мелкие шарики раскрошенного пенопласта, практически невесомые сами по себе и на твердой поверхности стола разлетающиеся в разные стороны от малейшего дуновения. Однако если эти же шарики рассыпать на поверхность воды, то они уже куда меньше зависят от легких дуновений, словно становясь в воде тяжелее от дополнительно обретенной массы.

Примерно таким же образом – словно всепроникающая жидкость – воздей ствует на частицы и поле Хиггса. Сами по себе частицы не имеют массы, однако под действием «жидкости» Хиггса они обретают дополнительную инертность, проявляющуюся как их масса. При этом, чтобы данный меха низм работал, поле Хиггса обязательно должно обладать весьма необычным 5 свойством, отличающим его от всех прочих квантовых полей, рассматривае мых в физике. Любое другое квантовое поле в состоянии вакуума – когда в нем нет возбуждений-частиц – имеет нулевое значение энергии. А у всепро никающего поля Хиггса в состоянии вакуума энергия по определению должна быть ненулевой.

Данное свойство является принципиально важным не только для появления массы, но и для механизма нарушения симметрии, объясняющего разительные отличия между электромагнитными и слабыми ядерными взаимодействиями. Чтобы наглядно проиллюстрировать механизм нарушения (или «уменьшения») симметрии в физической системе применительно к конструкции Хиггса, часто используют аналогию мяча на 6 вершине пригорка. Такой мяч находится в равновесном состоянии, которое симметрично относительно любого направления для скатывания вниз, но при этом состояние наверху нестабильно. От малейшего воздействия мяч скатывается с холма, из-за чего одно конкретное направление его движения становится отличным от всех прочих возможных. Симметрия системы оказывается нарушена, но при этом возрастает ее стабильность.

Механизм нарушения симметрии в поле Хиггса Применительно к хиггсову механизму такого рода спонтанное нарушение симметрии позволяет объяснить появление различий в электрослабых взаимодействиях. Картина распределения энергии в поле Хиггса напоминает по форме тот же пригорок, а точнее, мексиканскую шляпу-сомбреро, которая наглядно иллюстрирует, каким образом система из симметричного, но 7 нестабильного состояния, когда силы электромагнитного и слабого взаимодействия одинаковы, спонтанно переходит или «скатывается» в стабильное, но несимметричное новое состояние. При котором силы становятся очень непохожими – слабая действует лишь на очень коротких расстояниях, а электромагнитная на больших дистанциях.

## Среди других популярных иллюстраций, поясняющих эффект спонтанного нарушения симметрии в привязке к механизму Хиггса, особенно интересны те, что одновременно способны демонстрировать еще и «принцип удвоения»

системы. С этой точки зрения любопытно взглянуть на такие физические свойства материалов, как ферромагнетизм и антиферромагнетизм.

8 Ферромагнетики, как и прочие вещества с магнитными свойствами, состоят из молекул с дипольным моментом, или проще говоря, их молекулы ведут себя как крошечные магнитики. При высокой температуре все эти магнитики сориентированы в веществе беспорядочно, то есть каждое направление равноправно, а вся система в целом является симметричной.

Однако, когда температура системы понижается, то в определенной точке происходит спонтанное упорядочивание магнитиков по одной оси – значит, симметрия направлений в системе оказывается нарушена. В ферромагнитных веществах такое упорядочивание происходит у всех полюсов молекул в одну и ту же сторону. Особо же интересный для данного исследования вариант само 9 организации демонстрирует похожее в своей физике явление антиферромагне тизма. Отличие заключается в том, что в антиферромагнитных веществах каждый магнитик при спонтанном упорядочивании выстраивается антипарал лельно своим соседям. То есть ось общего направления и здесь одна, но полюса у соседних молекул смотрят в противоположные стороны.

Нарушение симметрии в антиферромагнетике Можно сказать, что здесь в результате спонтанного нарушения симметрии вся система распадается на две подсистемы молекул – в одной полюса всех магнитиков сориентированы в одну сторону, а в другой – в противоположную.

То есть произошло «двуделение» системы, при котором, однако совокупное распределение магнитных зарядов не изменилось и осталось нейтральным… Достаточно очевидно, наверное, что на примере данного физического явления a можно одновременно наблюдать эффекты раздвоения и уменьшения симметрии (созвучные, возможно, с идеями Паули). Чтобы стало понятнее, каким образом этот пример с антипараллельным расположением осей у соседних частиц также оказывается весьма созвучен и с механизмом Хиггса, следует сделать дополнительные пояснения.

Поскольку поле Хиггса демонстрирует свойства сверхтекучей жидкости, а сверхтекучая жидкость, состоящая из электрических зарядов, является сверхпроводником, близкие связи между физикой сверхпроводимости и физикой хиггсова поля всегда были общеизвестны. Но самое, возможно, главное, что именно физика сверхпроводников на сегодняшний день предоставляет и единственный пример экспериментально наблюдаемого механизма Хиггса. В 1981 году сотрудники Белловских лабораторий b Литтлвуд и Варма показали [4], что неожиданные особенности в свойствах сверхпроводника диселенида ниобия (NbSe2) теоретически можно трактовать как действие «бозона Хиггса». Или, иначе говоря, как появление дополнительной инертной массы у куперовских пар, то есть пар взаимно притягивающихся электронов, имеющих антипараллельные спины и обеспечивающих сверхтекучесть электронного газа в проводнике.

### Самое примечательное в данном примере то, что он наглядно демонстрирует специфику физических интерпретаций для хорошо работающей математики. На самом деле никакого «бозона Хиггса» здесь конечно нет, а есть общий, как выяснилось, для всех сверхпроводников механизм осцилляции расстояния между электронами в куперовской паре.

Случилось так, что этот механизм очень хорошо описывается математикой хиггсовой модели для появления массы у частиц. Формулируя иначе, и c реальность частиц может оказаться такова, что хиггсова модель предсказывает вовсе не трудноуловимые бозоны, а новые, пока еще не выявленные особенности осцилляций в природе электромагнетизма и слабых взаимодействий. И нельзя исключать, что понимание этого достаточно принципиального нюанса неразрывно связано с разрешением других загадок, давно озадачивающих науку.

Правда, прежде чем подступаться к их решению, для начала необходимо вспомнить о самом факте существования таких загадок. Ибо не только обычные люди, далекие от физики, но и профессионалы-ученые в большинстве своем настолько уже с этими тайнами свыклись, что считают их просто данностью природы, не требующей объяснения. Загадок такого рода все еще довольно много, но именно сейчас желательно вспомнить об одной из фундаментальных – о тайне равенства электрических зарядов у протона и электрона, то есть главных кирпичиков, образующих всю известную человеку материю во вселенной. Достоверно известно, что d протон и электрон представляют собой объекты, чрезвычайно разные по своим свойствам, таким как размер, масса, состав, взаимодействие с другими частицами. И при этом электрон, масса которого в 1836 раз меньше массы протона, имеет абсолютно такой же как у протона электрический заряд, отличающийся лишь по знаку. Физические эксперименты высочайшей точности подтверждают это равенство с совпадением до последней доступной измерениям цифры. Однако теория совершенно не в силах объяснить, откуда берется столь поразительное точнейшее совпадение.

Причем это далеко еще не вся загадка. На основе имеющихся у астрофизиков результатов можно подсчитать, что суммарное количество протонов в поддающейся наблюдениям вселенной составляет целое число e длиной 80 десятичных цифр. В точности знать все эти 80 позиций человеку, конечно же, не дано, однако не это главное. Важно здесь то, что количество электронов во вселенной тоже выражается числом длиной в цифр. И по всей вероятности два этих невообразимо гигантских целых числа каким-то непостижимым образом оказываются – цифра за цифрой – равны между собой. Совпадение в цифрах самых младших разрядов наука гарантировать не может, однако отличия должны быть неощутимо малы.

Точное равенство количества протонов и электронов в природе следует из того, что суммарный электрический заряд вселенной, насколько это известно астрофизике, равен нулю. Как объяснить это еще одно фантастическое совпадение, ученые тоже не знают… Но, быть может, если ответы на данные вопросы не удается отыскать f традиционными методами науки, то имеет смысл подойти к ним как-то нестандартно? Скажем – вслед за Паули – через сновидения?

[1] Peter W. Higgs. «Broken Symmetries and the Masses of Gauge Bosons». Physical Review Letters 13: 508-509. (1964) [2] F. Englert and R. Brout. «Broken Symmetry and the Mass of Gauge Vector Mesons». Physical Review Letters 13: 321-323. (1964) [3] G. S. Guralnik, C. R. Hagen, and T. W. B. Kibble. «Global Conservation Laws and Massless Particles». Physical Review Letters 13: 585-587. (1964) [4] P. B. Littlewood and C. M. Varma. «Gauge-Invariant Theory of the Dynamical Interaction of Charge Density Waves and Superconductivity», Phys. Rev. Lett. 47, 811–814 (1981) Сны о чем-то большем [41] Насколько это известно современной науке, практически всем людям во время сна свойственно иметь сновидения. Если смотреть на данный неоспоримый факт с точки зрения биологической эволюции, то приходится сделать вывод, что сновидения – это эволюционно адаптивное состояние.

Или, формулируя ту же мысль несколько иначе, сны должны были играть какую-то немаловажную роль в выживании человечества как вида.

Понятно, что из этого вывода совершенно естественным образом вытекает неудобный вопрос «типа почему»: «Так зачем же человеку снятся сны»?

Неудобен он по той причине, что ответа на данный вопрос у науки до сих пор нет. То есть разнообразные варианты ответов, конечно, предложены.

Но несмотря на более чем 40-летнюю историю целенаправленных исследований мозга, сфокусированных на нейрофизиологии сна, среди ученых к настоящему времени так и не наметилось никакого консенсуса относительно того, почему же мы видим сновидения.[1] С другой стороны, хорошо известно, что на всем обозримом протяжении человеческой истории среди самых разных народов устойчиво бытовала идея, согласно которой сны даны нам во благо, то есть для получения всяческих наставлений и предупреждений. Известно также и о тех усилиях, что много тысячелетий назад уже предпринимались исследователями для систематизации картин из сновидений ради облегчения их понимания и интерпретации. В истории древнегреческой культуры, к примеру, сохранились свидетельства о софисте по имени Антифон Афинский, жившем в пятом веке до нашей эры и написавшем, среди прочего, книгу руководство «Толкование сновидений». Текст этой книги, правда, не сохранился.

Но зато в полном виде дошло до нас аналогичное исследование «Онейрокритика», составленное другим мыслителем эпохи античности, Артемидором Далдианским. Этот автор жил и работал значительно позже Антифона, примерно во II веке н.э., однако при сборе материалов для пяти книг своего сочинения черпал информацию из разных, порой весьма древних источников. В частности, из египетской книги толкования сновидений, датируемой примерно двухтысячным годом до новой эры.[2] # Иначе говоря, для людей прошлого их сновидения играли куда более важную роль, нежели та, что отводится этому состоянию сознания современной наукой. А более чем многочисленные документы и свидетельства из истории XIX-XX веков о том, как творческие личности черпали из своих снов не только плодотворные идеи, но даже целые произведения и научные теории, обычно расцениваются учеными просто как забавные анекдоты. Однако даже самый поверхностный обзор этой темы приоткрывает настолько интересные вещи, что остается лишь удивляться, почему данное направление стимуляции творческих способностей по сию пору не получило надлежащего исследования и развития среди специалистов-психологов.

Среди наиболее знаменитых примеров снов, подаривших вдохновение музы кантам, писателям и художникам, обычно упоминают такие. Рихард Вагнер и Пол Маккартни музыку самых выдающихся, быть может, из своих сочинений услышали во сне («Тристан и Изольда» и Yesterday, соответ ственно). Поэт Сэмюэл Колридж и прозаик Роберт Льюис Стивенсон имели впечатляющие сновидения, результатом которых стала поэма Колриджа «Кубла Хан» и роман Стивенсона «Доктор Джекилл и мистер Хайд». А художник Сальвадор Дали просто называл свои сюрреалистические картины «написанными от руки фотографиями снов».[3] Если же разговор заходит о выдающихся сновидениях в мире науки, то почему-то чаще всего принято упоминать сны знаменитых ученых-химиков XIX века – германского Фридриха Августа Кекуле и русского Дмитрия Ива новича Менделеева. В 1865 году Кекуле, ломавший голову над загадочной структурой молекул углеводорода бензола, увидел сон, в котором змея, двигаясь по кругу, ухватила себя за конец собственного хвоста. Эта живая картина вызвала у Кекуле подлинное озарение, приведя не только к постижению формы бензольного кольца, но и к целому ряду важных работ ученого, заложивших основы современной органической химии.[4] А несколько лет спустя, в 1869 году Дмитрий Менделеев, уже который месяц подряд упорно пытавшийся установить систему в том, как свойства химических элементов связаны с их атомными весами, после целой ночи безуспешных атак заснул под утро прямо в кабинете. И тут во сне он ясно увидел, как именно должны располагаться элементы в строках и столбцах его таблицы. От радости ученый проснулся и тут же – пока не забыл – набросал увиденное на первом попавшемся клочке бумаги. Так, по собственному рассказу автора, родилась периодическая таблица элементов Менделеева, повсеместно применяемая и по сию пору.[5] ## Трудно сказать по какой причине, но значительно реже принято вспоми нать о провидческих снах ученых, закладывавших основы физики XX века.

То есть тех странных теорий, что попирали не только фундаментальные основы классической науки, но и вообще здравый смысл. Однако в мемуарной литературе при желании можно отыскать свидетельства и на этот счет. Например, о том, что самый важный вклад Эрнеста Резерфорда в физику, его «планетарная» модель атома, предложенная в 1911 году, была вдохновлена, говорят, ярким сном, в котором электроны словно планеты кружили вокруг ядра, подобного солнцу.

А молодому ассистенту Резерфорда, датчанину Нильсу Бору, чуть позже, в 1912, приснился другой важный сон – о скачках, где каждая из лошадей бежала по своей дорожке. Интерпретированные как электроны на дискретных орбитах, эти лошади вдохновили Бора на создание квантовой модификации планетарной модели, выстроенной на основе новаторских идей Макса Планка и Альберта Эйнштейна. Модели атома, сконструированные Резерфордом и Бором, выглядели для современников весьма странно, откровенно противоречили неоспоримым в ту пору законам механики и электродинамики, однако именно на их основе базируется вся сегодняшняя физика.

Похожая история имелась и у Альберта Эйнштейна, который в одном из своих поздних интервью рассказал, что его научный путь, приведший к созданию теории относительности, можно представлять как продолжительную медитацию на ярком сновидении, увиденном еще в юности. В этом сне он катился на санках, а скорость саней все время a быстро нарастала, приближаясь к скорости света. Когда же он взглянул вверх, то увидел, что звезды изменяют свою форму, распадаясь на невиданные никогда прежде цвета. Переполненный чувством благоговения, Эйнштейн в тот момент ощутил, что увиденная картина содержит важнейший для всей его жизни смысл… Хотя в большинстве подобных рассказов сон фигурирует лишь в качестве однократного счастливого видения, известны и существенно иные истории.

Вот что, к примеру, поведал в своей автобиографии Отто Леви, известный германо-американский врач и фармаколог. В 1921 году, однажды ночью посреди сна он неожиданно проснулся, включил свет и набросал несколько фраз на листочке бумаги, оказавшемся поблизости. Затем ученый вновь заснул, а поутру, хотя и припоминал, что записывал крайне важные мысли о мучившей его научной проблеме, так и не смог расшифровать собственные каракули. На следующую ночь, примерно часов около трех, b Леви опять увидел тот же самый сон. Эта была простая и красивая идея эксперимента для проверки его давней, еще 17 лет назад выдвинутой гипотезы о природе передачи возбуждений в нервной системе организма.

Опять проснувшись, на этот раз Леви немедленно вскочил с кровати, отправился в лабораторию и тут же провел увиденный во сне эксперимент.

За это открытие – химическую теорию синаптической передачи – Отто Леви получил в 1936 году Нобелевскую премию в области физиологии и медицины.[6] ### Великое множество историй подобного рода прекрасно известно психологам и нейробиологам, занимающимся исследованиями мозга в состоянии сна. Большая проблема, однако, заключается в интерпретации всех этих фактов, поскольку трактовать их можно очень по-разному. Одни, к примеру, видят здесь убедительные подтверждения тому, что сны человека c способны порождать принципиально новые решения и идеи. Однако имеется и прямо противоположная точка зрения, согласно которой во сне мозг человека просто лишь «утрясает и укладывает» то, над чем человек размышляет в период бодрствования.[7] Одна из разновидностей такой позиции носит название инкубационная теория креативности. Как считают сторонники этой концепции, способность мозга к инкубации информации позволяет сознанию продолжать исследование проблемы в разных состояниях, включая и сон. С той разницей, что во сне происходит «неявный процесс» обработки набираемых знаний. Однако в итоге это может приводить к спонтанному d озарению – «моменту Эврика!» – как в бодрствующем состоянии, так и во сне. Практически все из собранных в истории свидетельств об открытиях через сновидение вполне согласуются с этой теорией, считают ее сторонники. Почти каждый из исторических персонажей, имевших подобный опыт, был продвинутой в своей профессиональной области личностью и до того, как получал «вдохновенный» сон.

Пример со сном Эйнштейна-подростка, строго говоря, эту гипотезу опровергает. Однако для полноты картины куда интереснее обратиться к достижениям особо выдающегося персонажа – гения технической изобретательности по имени Томас Алва Эдисон. Будучи чудовищно необразованным человеком, багаж теоретических знаний которого ограничивался несколькими классами начальной школы, Эдисон умудрился поставить и по сию пору, похоже, непревзойденный мировой рекорд по числу патентов на изобретения (свыше 1000). Многие специалисты, e особенно в Америке, считают, что никто не может сравниться с Эдисоном по масштабам личного вклада в современные технологии, основанные на электричестве. Каким образом такой казус мог произойти в просвещенный XIX век – внятно никто объяснить не может. Сам изобретатель признавался, что никогда не опирался в своей работе на цифры и предварительные расчеты (поскольку просто не умел их делать), а просто ставил эксперименты, придуманные особыми методами, которые он «не может объяснить».

Особого секрета из этих методов, в общем-то, никогда не делалось, поскольку всю свою жизнь Эдисон отличался несколько эксцентричной особенностью – в любых обстоятельствах он мог и любил немного поспать днем. При этом неподалеку от себя он непременно укладывал блокнот и карандаш, чтобы сразу по пробуждении записать посетившие его идеи.

Более того, поскольку наиболее интересные мысли – зачастую прямые ответы на явно сформулированные вопросы – приходили именно в момент засыпания, а к моменту пробуждения уже успевали подзабыться, то Эдисон и на этот случай изобрел специальную технологию. Рассказывают, что он f клал под кресло, в котором любил подремать, железные пластины, а в руки брал по увесистому шарику. И в тот критично важный момент, когда сознание переходило из бодрствующего состояния в сон, шарики выскальзывали из рук изобретателя и с грохотом будили его, давая возможность зафиксировать очередную интересную идею. Откуда в эдисоновой голове, абсолютно не отягощенной образованием, постоянно возникали великие идеи – для науки объяснить действительно непросто и по сей день.

[1] Maquet, P., Ruby, P., Maudoux, A. et al., «Human cognition during REM sleep and the activity profile within frontal and parietal cortices. A reappraisal of functional neuroimaging data».

Progress in Brain Research, 150,(2005) pp 219–27.

[2] Schatzman, Morton. «Dreams and problem solving». International Medicine (1984), 4, 6– [3] Ades, D., «Dali». London: Thames and Hudson (1982) [4] Kekul A., «25 Jahre Benzolfest: von August Kekul». Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft 23 (1): 1302–11 (1890) [5] Иностранцев А. А., «Воспоминания (Автобиография)». СПб.: Центр «Петербургское Востоковедение», 1998.

[6] Loewi Otto. «From the Workshop of Discoveries». Lawrence: University of Kansas Press. (1953) [7] Blagrove, M., «Dreams as a reflection of our waking concerns and abilities: A critique of the problem-solving paradigm in dream research». Dreaming, 2, 205–219 (1992) Трюки Джокера [42] Пример феноменальной плодовитости на открытия, продемонстрированный глубоко невежественным в науках Эдисоном, особо интересен вот по какой причине. Помимо умения правильно засыпать и просыпаться с интересными идеями, бесспорным даром этого человека было редкостное упорство в экспериментальной проверке озаряющих его идей. Без всякой опоры на расчеты, методом неисчислимых проб и ошибок эти эксперименты нередко приводили-таки настырного изобретателя к нужному результату. Куда более образованную часть современников этот дилетантский подход крайне раздражал своей примитивностью и избыточностью, однако никто не мог отрицать, что Эдисону действительно удавалось сконструировать действительно новые вещи в науке и технике.

Однако дело это весьма давнее и характерное, вероятно, лишь для конкретно той исторической эпохи. Нынешний же уровень развития и специализации научных дисциплин возрос и усложнился до такой степени, что на их фоне почти любой человек со стандартным высшим образованием, не говоря уже о школьном, по своему багажу знаний мало чем отличается от Эдисона на фоне науки его времени. В таких условиях крайне наивным показалось бы предположение, будто и сегодня может появиться некий полуграмотный сновидец, способный содержательно поведать ученым о чем-то эдаком новом, чего бы они и так давным-давно не знали.

Но именно в этом переизбытке знаний, характерном для современной ситуации в науке и обществе, и кроется основная проблема. Всевозможные идеи, эксперименты и теории уже предложены в таких количествах, что сконструировать из них можно абсолютно что угодно – от новых 2 психотехнологий для творческих сновидений до новых моделей мироздания.

Единственное, что по-прежнему в очевидном дефиците – это действительно красивые идеи. А уж простой и красивой модели, объединяющей в себе вселенную и человека разумного, нет и в помине.

Задачу творчества люди одаренные иногда формулируют очень кратко – умело отсечь все лишнее, оставив чистую красоту. Главная трудность, конечно же, сводится к различению того, что тут лишнее, а что изъять никак невозможно. В подобных ситуациях и может оказываться очень кстати старая как мир помощь из сновидений. Только теперь – в новых 3 условиях интернета и дикого избытка информации – образы из снов можно трактовать уже не столько как подсказки, а скорее как фильтры, помогающие сузить поиск и выделить в потоках материалов зерна простой красоты. Возможно, этот путь кому-то покажется нудным и избыточным, однако он действительно способен приводить к результатам.

# Итак, представим теперь, что однажды вам – как в свое время Эдисону – тоже удалось освоить некую систему для поиска решений через сновидения. Суть метода в общем-то несложна и многократно описана в соответствующей литературе, однако для внятного ее объяснения здесь пришлось бы чересчур отдаляться от основной темы. С другой стороны, и к теме сновидений в дальнейшем придется возвращаться еще не раз, так что технические аспекты этого дела постепенно станут понятны сами собой.

Поэтому сейчас имеет смысл сразу перейти к одному из важных итогов в подобных экспериментах над собственным сознанием.

В ходе данного эксперимента вы засыпаете с мыслью о том, что хотелось бы получить ответ на два явно связанных вопроса, очень просто формулируемых, однако по сию пору так и остающихся неразрешимой загадкой. (1) Каким образом природе удается все время поддерживать строго равное количество протонов и электронов? (2) И почему (каков механизм того, что) эти столь разные по свойствам частицы имеют в точности одинаковый по величине электрический заряд?

…Как только вы засыпаете, то первое, что ощущается – это полная и непроглядная темнота. Но зато слышна музыка. Точнее, не музыка даже, а завораживающий упругий ритм. Судя по звуку, его отбивают ноги множества танцоров – нечто похожее можно услышать, к примеру, в ирландских национальных танцах. Затем в темноте появляется круг света, куда вступает – отбивая ногами все тот же общий ритм – несколько необычный персонаж. Судя 6 по виду, то ли шут, то ли клоун, но каким-то образом вы быстро понимаете, что это карточный джокер. Наряд джокера замысловато скроен из ткани двух цветов, черной и белой, так что цвета эти симметрично чередуются во всем — в разном окрасе рукавов, штанин, обуви, бортов и спины камзола. На лицо надета белая маска, со строгим и непроницаемым выражением, однако со стороны затылка видно другую маску, черную и улыбающуюся.

Единственное, что выглядит не очень ясно в контрастном черно-белом облике Джокера, это его головной убор. Понятно вроде, что он похож на колпак, но колпак какой-то непрерывно мерцающий, с туманно расплывающейся формой и окраской. Джокер словно понимает, что вас заинтересовал его головной убор, и, не прекращая танец, снимает его с головы. Поначалу колпак конической формы кажется полупрозрачным, но как только Джокер 7 выворачивает его наизнанку, изнутри он выглядит абсолютно черным. Когда же шапку выворачивают обратно наружу, то теперь цвет ее оказывается совершенно белым. Попутно вы замечаете, что в результате данных манипуляций в руках у Джокера оказываются уже два одинаковых колпака – черный и белый. Он разводит их на вытянутых руках в разные стороны, и тут начинается самое занятное во всем представлении.

## Руки Джокер держит не строго горизонтально, а с наклоном – одна направлена чуть вверх, другая чуть вниз. Та рука, что находится выше, держит колпак острым концом вниз, а та, что ниже – острием, соответственно, вверх. Когда Джокер меняет положение рук, поднимая опущенную и опуская поднятую, то колпаки одновременно начинают выворачиваться, так что в итоге острый конец верхнего снова смотрит вниз, а нижнего – опять вверх. Медленно продемонстрировав колебания этих своеобразных качелей несколько раз, Джокер начинает вращаться вокруг собственной оси, не прекращая движение рук с колпаками.

Быстрое вращение и манипуляции танцора вызывают в вашем сознании нечто похожее на помутнение и вы, желая сосредоточиться, концентрируете внимание на одном из колпаков, а именно, на его широком конце. Из-за этого вы словно оказываетесь сидящим на краю шапки, наблюдая, как вокруг вас стремительно вращается острый конец второго колпака. На секунду вы вспоминаете, что со стороны картина 9 происходящего выглядела существенно иначе, однако эта мысль тут же сменяется другой яркой картиной — будто вы находитесь в центре атома водорода, а вокруг вас снует электрон. Его стремительные движения по орбите почему-то напоминают вам, что и приютивший вас «протон» в своем втором, узком конце колпака сам является «электроном», кружащимся вокруг основания другой шапки-конуса.

Эта идея во сне представляется вам настолько очевидной и кристально прозрачной, что мысль на ней даже не задерживается, поскольку вокруг разворачиваются куда более захватывающие картины. Оказывается, что вы уже и не протон вовсе, а солнце, взирающее на летящие вокруг вас планеты. И хотя все эти планеты вам давно и отлично знакомы, вы в то же время очень четко ощущаете их в этой системе как «внешние», в то время a как глубоко внутри вашего звездного тела имеются и другие, «собственные» планеты. Эти планеты-основания другим своим концом вершиной кружат где-то далеко-далеко во вселенной, составляя компанию тем звездам, что вершинами своих «внутренних» планет скрашивают ваше одиночество здесь.

Правда, все эти сугубо человеческие понятия – внешние, внутренние, далеко, одиночество – теперь уже представляются весьма искусственными, искусными и забавными выдумками, поскольку все вы, как звезды, ощущаете себя единым и неразделимым целым. Ибо все вы некой невидимой, но очень важной своею частью сплетены в плотный тугой узел b в центре иной галактики. Причем и этот центр похож на конус – в основании являясь гигантской черной дырой, а на другом своем конце вершине давая начало еще одной галактике, рассыпающейся мириадами ярко-белых звезд. Своим ослепительным светом это море огней пробуждает вас ото сна… ### Даже поверхностный анализ столь богатого сновидения, показавшего много больше того, о чем спрашивалось, позволяет сформулировать ответы на поставленные вопросы следующим образом. Если верить загадочному Джокеру из сна, то вселенная имеет как бы две симметричные стороны.

c Так что частица, здесь представляющаяся тяжелым протоном, при взгляде с другой стороны вселенной оказывается легким электроном. И, соответственно, наоборот – здешний электрон для другой стороны оказывается протоном.

Понятно, что такая картина абсолютно естественным образом отвечает на вопрос о причинах точного и постоянного равенства в количестве протонов и электронов в природе. А коль скоро единая сущность протона-электрона представляется постигнутой, то отсюда столь же естественным образом следует и равенство электрических зарядов на концах этого совокупного объекта. Другое дело, что суть природы противоположных электрических d зарядов так и осталась пока что совершенно неясной. Но, во-первых, вопрос об этом вообще-то перед сном и не ставился. А во-вторых, в подобном контексте задачи имеет смысл поискать ответ среди уже известных исследований физиков. Ведь практически наверняка, подобного рода идеи должны были приходить ученым в голову и раньше.

Но прежде, чем приступать к поискам информации, в комплект ко сну с танцем Джокера полезно напомнить еще два весьма созвучных сна из тех, что снились в 1950-е годы Вольфгангу Паули. В обоих из них появлялась некая азиатская женщина в черном, и оба тоже были так или иначе связаны с танцами. В первом из этих снов кружащаяся в танце женщина e также показала Паули два мира, верхний и нижний, соединенные через люк винтовой лестницей. А постоянные перемещения танцовщицы вверх вниз по этой лестнице, в сочетании с вращением, стерли у Паули грань различения между верхом и низом.

Второй сон Паули с участием той же женщины предоставил другую своеобразную подсказку, где в виде схемы танца пояснялось, каким образом одновременно обеспечивается динамика и устойчивость системы.

Согласно этой схеме – квадрат, точки вершин которого меняются местами по диагонали – в системе происходит постоянное «перетряхивание» точек, f когда верхнее меняется местами с нижним, а правое с левым… Несложно, наверное, заметить, что оба эти сна в важнейших своих моментах указывают, похоже, на те же вещи, что и сон с Джокером. Поэтому при дальнейших поисках информации представляется логичным принимать во внимание и эти подсказки.

Танцы на песке [43] Среди того необозримого океана самых разнообразных физических иссле дований, в которые предстоит погружаться для поиска результатов, созвучных образам из сновидений, всякому ищущему, конечно же, очень легко утонуть. Дабы этого не произошло, имеет смысл – по крайней мере на 0 начальном этапе – ограничивать поиски лишь наиболее надежными и до стоверными фактами. А таковыми в физике издавна принято считать ре зультаты экспериментов и наблюдений (богатейший инструментарий теоре тиков сейчас позволяет предсказать и обосновать практически что угодно).

Сфокусировав внимание на ключевой идее сна с Джокером – о протоне электроне как двух сторонах одного и того же осциллирующего объекта – среди открытий экспериментальной физики удается отыскать довольно 1 близкую по сути аналогию, явно заслуживающую внимательного рассмотрения. Речь идет о любопытном и сравнительно недавно обнаруженном физическом явлении, получившем название «осциллон».

В середине 1990-х годов аспирант Техасского университета Пол Амбенхауэр проводил эксперименты по изучению свойств сыпучих веществ, то есть гранулированных, имеющих зернистую структуру материалов. Такие материалы состоят из множества твердых частиц, но 2 при этом обладают текучестью подобно жидкостям. При общем же рассмотрении они по целому ряду свойств существенно отличаются как от твердых тел, так и от жидкостей или газов, занимая между ними собственное, особое положение.

Чтобы наглядно себе представить, насколько оно особое, достаточно вспомнить обычный песок, который легко струится через небольшое отверстие в колбе песочных часов, но при этом на пляже легко удерживает на своей поверхности человека. Повышенный интерес гранулированные материалы вызывают еще и потому, что весьма своеобразно ведут себя при вибрациях. Например, давно известно, что при взбалтывании и потряхивании этот материал естественным образом разделяется на фракции, образуя отдельные слои из прежде перемешанных гранул большого и маленького размера.

# Давно установлено, что если вибрации носят не случайный, а регулярный характер, то в слое вибрирующего гранулированного материала может происходить самообразование устойчивых структур разной геометрии – 4 ячеек, полос, извилистых дорожек. Однако Полу Амбенхауэру и его коллегам удалось открыть в физике данного явления нечто совершенно новое.[1] Экспериментальная установка ученых представляла собой цилиндрической формы контейнер с плоским дном, куда были насыпаны очень мелкие бронзовые шарики диаметром в доли миллиметра. Контейнеру придавали регулярные колебательные движения вверх-вниз с частотой от 10 до раз в секунду, так что при толщине слоя шариков в 7-8 частиц материал, как и ожидалось, демонстрировал формирование разных устойчивых структур при сочетании различных частот и амплитуд колебаний.

Настоящее открытие произошло тогда, когда толщину слоя засыпанного в контейнер материала увеличили до глубины 17 шариков. В этом случае ста ли наблюдаться спонтанные зарождения совершенно новых одиночных структур, чем-то напоминающих всплеск воды в луже, но с одним очень важным отличием. После всплеска эта структура – названная открывателя ми осциллоном – не размазывается по поверхности, а вновь собирается в столбик, который затем снова плюхается вниз.

Осциллоны из бронзовых шариков Формулируя суть несколько иначе, осциллон попеременно переходит из состояния, напоминающего пик, в состояние, напоминающее кратер, затем снова в пик и так далее неопределенно долго, пока продолжается опыт.

При этом колеблющийся осциллон медленно дрейфует по поверхности слоя, а наиболее занятные вещи происходят при близкой встрече осциллонов друг с другом. Если два таких осциллона одновременно находятся в состоянии кратера или оба в состоянии пика, то есть в одной фазе колебаний, то они отталкиваются и расходятся в разные стороны.

Если же осциллон в состоянии кратера приближается к осциллону в состоянии пика, то они притягиваются друг к другу и образуют связанное состояние. В ходе экспериментов было отмечено множество разных возможностей для комбинирования кратеров и пиков в конфигурации типа «молекул», «дорожек» и «кристаллических решеток».

## Открытие в столь простом по сути эксперименте никем не предсказанного феномена осциллонов на первых порах вызвало повышенный интерес физиков во многих странах мира. Поскольку в науке пока что нет стройной теории, на уровне общих уравнений описывающей динамику гранулированной среды, нет и глубокого понимания того, почему осциллоны образуются или что определяет их взаимодействие. Поэтому исследования, главным образом, сосредоточились на экспериментах с различными материалами, в той или иной степени обладающими свойствами гранулированной среды.

Было установлено, в частности, что осциллоны возникают при вертикальной вибрации не только в обычном песке и других сыпучих материалах, но также в суспензиях и коллоидных смесях, где твердые частицы растворены в жидкой среде, либо даже просто в жидкостях, имеющих большой показатель вязкости 9 [2]. Причем для жидких растворов, надо заметить, аналогия осциллонов с выворачивающимся «колпаком Джокера» становится особо отчетливой, поскольку противофазой для состояния пика является не кратер, а примерно конической формы яма.

Осциллоны в растворе глины: (a) одиночный;

(b) пара в противофазе Обширная, как выяснилось, область сред, порождающих данный феномен, стала фундаментом для предположения о том, что осциллон может представлять собой некое универсальное явление самоорганизации для постоянно подпитываемых энергией нелинейных систем. Впечатляющий рост a экспериментальных результатов в первые годы давал надежду, что скоро за опытом подтянется и теория, дав по-настоящему глубокое понимание как собственно осциллонов, так и роли их в природе… Однако вместо этого произошло нечто совершенно иное. Примерно с начала 2000-х годов, если судить по количеству и содержательности интернет публикаций об экспериментах с осциллонами, интерес к этому явлению как будто резко пошел на убыль. В науке, конечно, подобное случается сплошь и b рядом – появляется новое модное направление, многие туда с воодушевлением бросаются в надежде открыть что-то грандиозное, а потом также быстро отворачиваются, разочарованные отсутствием быстрого прогресса. Но в данном случае примерно то же самое происходило как-то очень неестественно.

### Ярче всего это можно проиллюстрировать на примере сайта первооткрывателя осциллонов Пола Амбенхауэра. На протяжении первых пяти лет он ежегодно публиковал с коллегами по несколько интересных статей с новыми результатами о структурах в вибрирующих гранулированных средах и в эмульсиях с жидкими кристаллами. А затем – в 2001 году – публикации новых результатов на сайте Амбенхауэра вдруг прекратились, хотя работа явно c продолжалась, судя по статьям в журналах и ссылкам на сайтах менее известных соавторов. В последующие же годы веб-сайт ученого начал поне многу как бы растворяться – там стали пропадать фотографии экспериментов и ссылки на ранее опубликованные работы. Наконец, в декабре 2005 года исследователь вообще убрал свой сайт из Сети, вывесив вместо него безликое и бессрочное объявление «закрыто на реконструкцию».

Все происходящее можно было бы понять, если бы к исследованиям осциллонов был утрачен интерес. Однако, судя по следам последующих работ Амбенхауэра и его коллег в других американских университетах, развитие этого направления явно и небезуспешно продолжается. Причем, что характерно, ныне эти работы как правило финансирует Министерство d энергетики США. Из чего достаточно естественно могут следовать выводы о наиболее вероятной области практического приложения осциллонов.

Одновременно данный факт является и косвенным указанием на то, почему текущую информацию о подобных исследованиях словно начали окутывать завесой секретности… В этой же связи представляется уместным вспомнить и другой факт.

Именно после поездки в США неожиданно угасли все исследовательские порывы – а вскоре и сама жизнь – Вольфганга Паули. Общеизвестно, что почти все из близких знакомых и коллег Паули в американских университетах и лабораториях во время войны были тесно связаны с суперсекретным «Проектом Манхэттен», создавшим для Америки сначала ядерное, а затем и термоядерное оружие. В послевоенные годы e большинство этих людей по понятным причинам продолжало работать на военно-промышленный комплекс страны и новое Министерство энергетики, ставшее непосредственным продолжением Манхэттенского проекта. Так что если «сон Джокера» действительно связан с разгадкой последних исследований Паули и при этом существенно иным путем снова вывел на секреты американского военно-промышленного комплекса, то появляются веские основания предполагать, что это не случайность.

Имеется во всей этой истории и еще одна довольно интересная, можно даже сказать, настораживающая закономерность. При сборе и анализе материалов, посвященных осциллонам, постороннему человеку довольно сложно понять загадочную слепоту едва ли не всех ученых, исследующих это явление. Осциллоны изучаются вроде как со всех сторон, однако при этом никто упорно не замечает весьма созвучные данным исследованиям работы, проводившиеся во второй половине XIX века норвежцем Карлом f Бьеркнесом. А поскольку семья ученых Бьеркнесов самым непосредствен ным образом связана с двумя другими известнейшими именами в сканди навской науке – Свердрупом и Россби – это опять же трудно воспринимать как случайность. Потому что и Харальд Свердруп, и Карл-Густаф Россби в середине XX века плотно сотрудничали с военно-разведывательным комплексом США, а в 1957 году практически синхронно скоропостижно скончались при неясных обстоятельствах… [1] Paul B. Umbanhowar, Francisco Melo & Harry L. Swinney. «Localized excitations in a vertically vibrated granular layer». Nature 382, 793 – 796 (29 August 1996) [2] O. Lioubashevski, Y. Hamiel, A. Agnon, Z. Reches, and J. Fineberg. «Oscillons and Propagating Solitary Waves in a Vertically Vibrated Colloidal Suspension». Phys. Rev. Lett. 83, 3190– (October 1999) [K] Черепаха и три ее слона Водные аттракционы [44] С 15 августа по 15 ноября 1881 года в Париже проходила Первая Международная выставка электричества. К тому времени для физики электромагнетизма уже было обнаружено множество самых разных практических приложений, суливших небывалые перемены в жизни людей, поэтому выставка имела грандиозный успех. Среди важных новаций, в частности, здесь были представлены широкой публике такие изобретения, как лампочка накаливания Томаса Эдисона, электрический трамвай Вернера фон Сименса, телефон Александра Белла, электромобиль Гюстава Труве.[1] Одновременно, как составная часть выставки, в Париже прошел первый Международный конгресс электриков (как называли себя в ту пору ученые, занимавшиеся исследованиями электричества и магнетизма). Именно здесь, к примеру, было принято решение о введении в науку и технику стандартных единиц измерения для основных характеристик электриче ства, таких как ампер, ом и вольт. Однако, как отмечал в тот период британский журнал Nature, наиболее интересным событием парижской выставки «с физической и чисто теоретической точки зрения» стали наглядные опыты норвежского профессора Бьеркнеса, демонстрировавшие мощные аналогии между эффектами гидродинамики и феноменами электричества и магнетизма.[2] С помощью достаточно простых и остроумных приспособлений, вроде пары цилиндров-насосов, работающих синхронно или в противофазе, гибких шлангов-воздуховодов и погруженных в воду барабанов с упругими мембра нами, Карл Бьеркнес демонстрировал, насколько хорошо результаты экспе риментов отражают его теоретические расчеты. Согласно формулам 2 Бьеркнеса, погруженные в воду и регулярно пульсирующие (то есть изме няющиеся в объеме) сферы порождают в ней волны, благодаря которым между сферами происходит взаимодействие с силами, обратно пропорцио нальными квадрату расстояния между ними. Иначе говоря, аналогично кулоновскому взаимодействию между электрическими зарядами.

Теоретические выкладки Бьеркнеса предсказывали, а опыты подтверждали, что взаимное притяжение или отталкивание сфер зависит от того, вибрируют они в одинаковой или в противоположной фазе. В гидродинамических расчетах и экспериментах Бьеркнеса, правда, «кулоновское взаимодействие» получалось с точностью до наоборот — сферы, пульсирующие в одной фазе («одинаковые заряды») притягивались, а пульсирующие в противофазе («противоположные заряды») отталкивались. Впрочем, этот момент удалось подправить без особого труда, поскольку другим исследователем (А.Г. Лихи) вскоре было показано, что модель становится полностью «кулоновской», если среду полагать упруго сжимаемой, а не распространяющей взаимодействия мгновенно.

# Другая установка Бьеркнеса демонстрировала гидродинамические аналоги магнитных сил – как возмущений среды, возникающих при движении через нее электрических зарядов. Два параллельных деревянных цилиндра вертикально погружались в густую жидкость (сахарный сироп) и приводились в синхронные вибрации при их движении в одинаковом или противоположном направлениях. Фигуры, порождавшиеся при этом волнами на поверхности жидкости, в каждом случае были такими же, как в опытах с магнитными опилками, выстраивающими характерные структуры «силовых линий» вокруг двух параллельных проводов, по которым течет ток в одном или разном направлениях.

Судя по публикациям того времени, эффектные демонстрации норвежского профессора произвели на научное сообщество огромное впечатление. На Первой выставке электричества работа Карла Бьеркнеса был удостоена почетного диплома – в одном ряду с выдающимися достижениями куда более знаменитых ныне деятелей вроде Эдисона, Белла, Томсона (Кельвина) и Сименса. Общее впечатление было таким, что «парижский триумф» профессора Бьеркнеса, расчетами и экспериментами прояснявшего весьма туманные электромагнитные феномены, уже обеспечил его гидродинамической теории пульсаций не только известность, но и всеобщее признание. Ничего подобного, однако, в действительности не произошло.


В немалой степени причиной для нынешнего полного забвения, постигшего открытия Бьеркнеса, явились специфические особенности в личности самого исследователя (о чем еще будет повод рассказать подробнее).

Однако важнейшим для неудачи фактором оказалось скорее концептуальное расхождение идей Бьеркнеса с магистральным направлением в развитии теоретической физики XX века. Все свои результаты Карл Бьеркнес трактовал как убедительное подтверждение идей, выдвинутых ранее Леонардом Эйлером. Согласно этим воззрениям, говоря упрощенно, все «силы», действующие между телами, являются не столько порождением этих тел, сколько проявлениями динамических эффектов и процессов, возникающих в той среде, где тела находятся и через которую взаимодействуют.

Поскольку современная физика в начале XX века отказалась от идеи эфира как всепроникающей среды, обеспечивающей взаимодействия, можно говорить, что весь фундамент новых физических теорий по сути выстроен на «ньютоновской» концепции силовых полей. А идеи Эйлера и, соответственно, Карла Бьеркнеса в подобном контексте оказались не только анти-ньютоновскими, но и плохо согласующимися с основами квантовой физики и теории относительности. Когда же теоретические изыскания сделали полный цикл, вернувшись к идее великого объединения или сведения всех фундаментальных сил к одной, а полю Хиггса стала отводиться роль всепроникающей сверхтекучей жидкости, о давным-давно отвергнутых результатах норвежского профессора если вдруг и вспоминают, то лишь в качестве занятных археологических древностей… ## Однако уместно напомнить, что математические выкладки Карла Бьеркнеса и подтверждающие их эксперименты никем и никогда не были опровергнуты. В определенный исторический момент их просто проигнорировали, найдя для физической науки более многообещающие направления развития. Открытый же в конце XX века феномен осциллонов 8 наглядно показал, что с отказом от идей Бьеркнеса в свое время явно поторопились. А очевидно плохое понимание физики осциллонов на современном теоретическом уровне – это еще и наглядная демонстрация того, что давний научный спор о происхождении и природе сил во вселенной по-прежнему чрезвычайно далек от своего разрешения.

В связи с чем самое время описать еще один сон-подсказку, приснившийся в ответ на вопрос о том, что же представляет собой единая природа четырех фундаментальных сил – если таковая, конечно, имеется… Первое, что вы видите во сне, это бескрайняя гладь океана. А посреди водного простора возвышаются три слона. Судя по их гигантским размерам, это явно те самые слоны-кариатиды, что поддерживали плоский мир в представлениях древних индусов. Понятно, что животные не могут стоять на воде, и при более внимательном рассмотрении обнаруживается – ну конечно же – погруженная в воду гигантская черепаха, панцирь которой удерживает всех слонов на плаву. Согласованное балансирование трех мощных животных на спине четвертого больше всего похоже на цирковой аттракцион. Если же приглядеться, что делает каждый из слонов, то аналогия с цирком становится самоочевидной.

Первый из них лихо жонглирует множеством плавающих на поверхности воды мячиков, быстро-быстро погружая часть из них в воду, так что в результате из сочетаний остальных мячей создаются разные узоры. Другой слон делает с помощью своего хобота нечто трудноописуемое, но при этом чрезвычайно впечатляющее. Горячим дыханием он дует из хобота в воду, так что там начинается бурлящий водоворот. Затем водоворот вдруг распадается в кольцо отдельных вихрей. Эти вихри какое-то время кружатся порознь – а слон продолжает дуть – затем объединяются в общий водоворот, который потом вновь распадается на несколько меньших, и это повторяется снова и снова, словно само собой. Третий же слон выделывает a занятные трюки с кольцами то ли пара, то ли дыма, пускаемыми через хобот. Такие кольца выпускаются им не по одиночке, а парами – одно сразу вслед за другим. Кольцо, выпущенное вторым, как обычно в таких случаях, быстро догоняет первое и, не разрушая форм обоих, проходит его насквозь через центр. Однако трюк на этом далеко не заканчивается. Первое кольцо, поначалу немного отстав, затем вновь нагоняет второе и, аналогично проскочив через его центр, вновь становится первым. Второе, в свою очередь, повторяет тот же самый маневр – так что взаимная перемена колец местами в парах продолжается безостановочно.

Затем, наконец, ваше внимание приковывает гигантская черепаха, практически полностью скрытая в воде и не исполняющая никаких «фокусов». Однако и без разъяснений понятно, что не будь ее, здесь не было бы и ничего остального. Черепаха держит на своей спине всех слонов, поэтому вам, естественно, хочется поближе рассмотреть ее столь потрясающей прочности панцирь. И тут вы с изумлением обнаруживаете, b что покрытая ячеистыми узорами спина рептилии вовсе не твердая, как скала, а скорее… «жидкая». Во всяком случае, при близком рассмотрении совершенно очевидно, что вся структура панциря состоит из неисчислимого множества крошечных вихрей-водоворотов – почему-то тоже разбитых на пары, так что у любого вихря по соседству находится точно такой же, но закрученный в противоположную сторону. Можно даже рассмотреть, как именно образуются эти пары – во всех точках соприкосновения плывущей черепахи с водами неподвижного океана… И вот тут вдруг вас пробивает осознание, что вся эта картина – и черепаха, и три ее слона – по сути является причудливым сочетанием вихрей океана. И одновременно, замысловатой метафорой для четырех фундаментальных сил природы – электромагнитной, сильной, слабой и гравитации – каждая из которых в действительности является одним из проявлений единого в своей сущности «аттракциона на воде».

### От столь сильной идеи, конечно же, сразу просыпаешься, делаешь заметки, чтобы не забыть важные подробности, а затем отправляешься искать экспериментальные свидетельства, соответствующие эффектам, увиденным во сне. Благо имеется абсолютная, пусть и неясно откуда берущаяся, уверенность, c что такие эксперименты просто обязаны существовать. Помимо узоров на воде, формируемых танцующими на воде шариками и очевидно отсылающих к уже установленному феномену осциллонов, сравнительно легко удается отыскать параллели для «парных вихрей» в панцире черепахи.

В 1911 году приват-доцент Геттингенского университета Теодор фон Карман (родившийся, кстати, весной 1881 – год проведения Парижской выставки электричества) занимался теоретическим анализом опытов с совсем новой по тем временам аэродинамической трубой, сооруженной в Геттингене дирижаблестроительной компанией Zeppelin. Т. фон Карман изучал d своеобразный процесс образования двойного ряда перемежающихся вихрей позади объекта, движущегося в жидкости или газе, и сумел дать математическое описание этому явлению. С тех пор оно именуется «цепочками вихрей Кармана» (Karman’s Vortex Street).

Цепочка вихрей Кармана Такого рода цепочки достаточно часто образуются в природе при подходящем сочетании размеров объекта, скорости потока и других параметров системы.

Когда вихрь течения отрывается с одной стороны объекта, это приводит к резкому изменению давления в потоке по сравнению с другой стороной e объекта, в результате там тут же образуется и отрывается другой вихрь, закрученный в противоположную сторону. Это, соответственно, порождает очередной отрыв с другой стороны и непрерывную цепочку вихрей характерной «парной» структуры.

Облака над о. Хуана Фернандеса в Тихом океане Композиция всей картины сна явно указывала на то, что среда, образованная гигантским множеством такого рода вихрей (панцирь черепахи), имеет непосредственное отношение к гравитации. С другой стороны, хорошо известно, что гидродинамический феномен вихревых цепочек наблюдается в системах любых масштабов – от микромира до космоса. А при поиске соответствующих иллюстраций в интернете среди f наиболее частых и впечатляющих фотографий этого явления попадаются спутниковые снимки атмосферы Земли, где вихри Кармана нередко образуются в облачности над скалистыми островами в океане. Ну и если уж речь заходит о вихрях и прочих феноменах земной атмосферы, то здесь никак не обойтись без упоминания о работах ученых из семейства норвежских исследователей Бьеркнесов.

[1] K. G. Beauchamp, Exhibiting electricity IET, 1997 ISBN 0852968957, pp.160- [2] George Forbes, «Hydrodynamic Analogies to Electricity and Magnetism». Nature, 15 August Семейное дело [45] Основатель знаменитой династии норвежских ученых, Карл Антон Бьеркнес (1825-1903), происходил из очень небогатой семьи врача-ветеринара. Несмотря на раннюю смерть отца, он успешно закончил школу и сумел поступить в столичный университет, получив фундаментальное образование и профессию горного инженера. Затем были четыре года работы по специальности на 0 серебряных рудниках, еще три года — преподавание математики в школе, и лишь к 30 годам удача, наконец, улыбнулась Бьеркнесу по-настоящему. Он сумел добиться государственной стипендии на обучение за рубежом, в научных центрах Франции и Германии, и два важнейших в своей биографии года, 1856 1857, провел в университетах Парижа и Геттингена.

Особое впечатление произвели на Бьеркнеса лекции математика Густава Дирихле (1805-1859) в Геттингенском университете. Исследования Дирихле сыграли немаловажную роль в развитии многих направлений чистой математики и математической физики, а для нынешней теории струн, к примеру, имеют просто основополагающее значение. Разработанный германским ученым в середине XIX века математический инструментарий для описания поверхностей с равным потенциалом стал основой новейшей струнной теории о множестве миров на D-бранах (собственно, и названных так в честь Дирихле).

Что же касается Карла Бьеркнеса, то его чрезвычайно впечатлили лекции Дирихле по гидродинамике. Теория движения жидкостей и погруженных в них твердых тел в ту пору была еще весьма слабо исследованной областью физики.

А Густаву Дирихле всего несколькими годами ранее довелось стать первым теоретиком, сумевшим отыскать точное решение для уравнений гидродинамики, описывающих поведение сферы в идеальной – то есть несжимаемой и лишенной трения – жидкости.


На своих лекциях Дирихле рассказывал студентам об этой работе и о ее примечательном результате, согласно которому сферическое тело, находя щееся в идеальной жидкости, может двигаться в ней с постоянной скоростью без воздействия внешних сил. В этом интересном и математически строгом результате Карл Бьеркнес углядел важную аналогию с определенными эффектами электричества и магнетизма, известными из опытов. Красота гидродинамики покорила Бьеркнеса и, судя по всему, именно тогда у него появилась идея о возможности выстроить общую теорию электромагнитных взаимодействий на основе гидродинамических принципов.[1] # С течением времени эта идея захватывала ученого все больше, но лишь к году – уже будучи почтенным 50-летним профессором математики в университете Кристиании (как в ту пору называлась норвежская столица Осло) – он сумел-таки получить свой самый важный теоретический результат.

Для случая ритмично пульсирующих сфер, погруженных в идеальную жидкость, Карл Бьеркнес вывел уравнения взаимодействия, аналогичные уравнениям электромагнетизма. Согласно этим результатам, пульсирующие сферы порождают в среде волны, благодаря которым они взаимодействуют так же, как электрические заряды или магнитные полюса. В зависимости от того, происходят пульсации в одной фазе или отличаются на полупериод, между сферами возникает взаимное притяжение или отталкивание, определяемое законом обратных квадратов. Если же фазы пульсаций отличаются на четверть периода, то действия не происходит.

Сын профессора, Вильгельм Бьеркнес (1862-1951), которому в ту пору было всего 13-15 лет, оказался не только на редкость смышленым в науках, но и более рукастым в ремеслах, нежели его папа-математик. Поэтому именно Вильгельм стал важнейшим ассистентом Карла Бьеркнеса при конструиро вании и изготовлении оборудования, необходимого для экспериментальной 5 проверки теоретических результатов. И в 1881 году, когда норвежский профессор блистал на Парижской выставке электричества со своей глубоко проработанной теорией и подтверждающими ее эффектными опытами, никому и в голову не приходило, что все приборы сконструированы совсем еще молодым сыном ученого.

Успешные демонстрации и лекции профессора Бьеркнеса в Париже принесли ему международную известность. Однако повышенное внимание со стороны других – зачастую более знаменитых и авторитетных – исследователей породило совершенно естественные для научного сообщества критику, обсуждение и собственные попытки развития для «теории пульсирующих сфер». На автора данной теории, уже перешагнувшего 55-летний рубеж, вся эта бурная активность «чужаков»

вокруг его любимого детища производила крайне гнетущее впечатление.

Поэтому в последующие годы он предпочел уйти в самоизоляцию, воздерживаясь от публикации своих открытий и продолжая исследования с опорой на одного лишь сына.

Вильгельм продолжал помогать отцу вплоть до 1889 года. К тому времени ему исполнилось уже 27 лет, а накопленные молодым ученым знания и опыт явно сулили значительные достижения на научном поприще. Однако очень непросто продвигавшиеся работы отца, сколь бы многообещающими не представлялись их окончательные итоги, привели Карла Бьеркнеса к полной самоизоляции и ту же самую безрадостную судьбу намечали для его сына.

7 Поэтому Вильгельм, как и прежде питавший к отцу самые нежные чувства, решил, что пришла пора начать ему самостоятельный путь в науку. В последующие годы своей долгой жизни он еще не раз будет возвращаться к развитию и популяризации идей Карла Бьеркнеса, однако и его собственные научные достижения почти всецело окажутся неразрывно связанными с гидродинамикой.

## В 1890 году Вильгельм Бьеркнес переезжает в Бонн, где становится сначала ассистентом, а затем научным соавтором и близким другом семьи видного германского физика Генриха Герца. Одним из наиболее значительных совместных достижений этого дуэта стало глубокое исследование электрического резонанса – очень важного для развития радиосвязи эффекта, 8 при котором сопротивление электрическому току в колебательной системе становится чрезвычайно малым для некоторого узкого диапазона частот. К тридцати годам защитив по этой теме докторскую диссертацию, Бьеркнес решает вернуться к исследованиям в области гидродинамики и выбирает для постоянной работы Стокгольмский университет.

Вскоре к молодому профессору приходит и первый большой успех. В году – в год рождения своего сына Якоба – Вильгельм Бьеркнес открыл важную теорему циркуляции, обобщавшую уже известные результаты Гельмгольца и Томсона (Кельвина) о сохранении вихря в идеальной жидкости. Оперируя этой новой, ныне носящей его имя, теоремой о формировании вихря в неоднородной среде, Бьеркнес обнаружил, что теперь у науки имеется такой комплекс гидродинамических и термодинамических уравнений, который является полноценным инструментарием для описания движений неоднородных по температуре и давлению жидкостей в произвольной физической системе.

И вот тут-то в голову Бьеркнесу пришла грандиозная идея – применить новую теорию к поведению атмосферы Земли и предсказаниям погоды. В своей программной статье, подготовленной к 1904 году, ученый описал вычислительную процедуру, ныне известную как численный прогноз погоды. Бьеркнес предложил рассматривать предсказание погоды как стандартную в математической физике задачу с начальными условиями и, соответственно, решать ее известными науке методами. Иначе говоря, a интегрировать имеющиеся уравнения по времени, начиная с известных в данный момент начальных значений, то есть наблюдаемых в атмосфере показателей температуры, давления, скорости ветра. Бьеркнес показал, что в теории, обладая достаточной информацией о текущем состоянии атмосферы, ученые могут с помощью математических формул и расчетов предсказывать будущее поведение погоды.

Таким образом, ученый предложил рассматривать в качестве анализируемой физической системы целиком атмосферу Земли. На сегодняшний день эта мысль может показаться самоочевидной, однако для той эпохи подобная идея звучала весьма революционно. Столетие назад, правда, у науки и близко не было таких вычислительных средств, которые позволяли бы численными методами решать столь трудоемкие задачи. Тем b не менее, прогресс в электротехнике и механических вычислительных машинах уже тогда давал основания предполагать скорое появление компьютеров. Поэтому Вильгельм Бьеркнес рассматривал научное предсказание погоды в качестве главной цели метеорологических исследований, так что ныне его по праву считают одним из отцов основателей современной метеорологии.

### В отличие от своего отца, Вильгельм Бьеркнес повсюду, где ему доводилось работать, окружал себя множеством молодых и талантливых ассистентов, чтобы коллективными усилиями находить и продвигать наиболее перспективные направления исследований. В 1913 году по приглашению из Германии Бьеркнес возглавил новый геофизический институт при Лейпцигском университете. В связи с разразившейся вскоре Первой мировой войной и резко ухудшившихся из-за этого условий для развития c науки, в 1917 году ученый был вынужден покинуть Германию. Благодаря участию видных норвежских океанографов Фритьофа Нансена и Бьёрна Хелланд-Хансена специально для Вильгельма Бьеркнеса в городе Берген на западе Норвегии была учреждена сначала профессура, а затем и новый геофизический институт, ставший основой для прославившейся на весь мир «бергенской метеорологической школы».

Среди знаменитых учеников Бьеркнеса и виднейших представителей бергенской школы особо заметных успехов в науке достигнут, в частности, швед Карл-Густаф Россби и норвежец Харальд Свердруп (появляющиеся в других разделах книги). Основатель же института, Вильгельм Бьеркнес, руководил своей школой до 1926 года, после чего принял кафедру на d факультете математической физики в Университете Осло, где вновь вернулся к теоретическим исследованиям гидродинамики, начатым его отцом. Что же касается нового метеорологического направления в науке, то в качестве одного из его главных представителей с этой поры стал считаться даровитый сын Вильгельма, Якоб Бьеркнес (1897-1975).

Подобно отцу, Якоб Бьеркнес начал проявлять научные таланты в весьма раннем возрасте, также как и он пленившись гидродинамикой и физикой вихрей в атмосфере. Классическая статья Якоба Бьеркнеса «О структуре движущихся циклонов»[2] появилась в 1919 году, когда ученому не было и 23 лет, но по сути своей она и поныне служит фундаментом для современных долгосрочных прогнозов погоды. Когда близкий соратник e Бьеркнесов, К.Г. Россби, обосновался в Массачусетском технологическом институте, то в 1933 году Якоб по его приглашению приехал в США чтобы прочитать курс лекций в МТИ. Еще несколькими годами позже, в 1939, когда Якоб Бьеркнес вновь приехал в США читать лекции, в Европе разразилась Вторая мировая война, так что ученый предпочел остаться в Америке.

Среди нескольких предложений в качестве постоянного места работы Бьеркнес выбрал UCLA, Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе.

Здесь по воле случая Джек (как стали его теперь называть на американский манер) Бьеркнес оказался соседом с другим своим старым знакомым, Харальдом Свердрупом, с 1935 года возглавлявшим местный Институт океанографии им. Скриппса. К 1945 году в UCLA был учрежден новый факультет метеорологии, который возглавил, ясное дело, Джек Бьеркнес, вскоре сделав из него один из ведущих в мире центров по изучению атмосферы Земли. Несколько позже, во второй половине 1950-х годов, когда Джеку Бьеркнесу было уже около шестидесяти, интересы ученого вдруг обратились к существенно новой области исследований – f взаимодействиям атмосферы и мирового океана как единой системы, состоящей из сред разной плотности. Этой весьма нетривиальной проблемой, увязывающей в частности, океанские течения с атмосферными явлениями, Бьеркнес не без успеха будет заниматься до конца своей жизни. По словам самого ученого, вдохновили и подтолкнули его к разработке этого направления три человека – Карл-Густаф Россби, Харальд Свердруп и Бьерн Хелланд-Хансен [3]. Уместно отметить, что когда Джек Бьеркнес только-только приступил в США к этим своим исследованиям, в Скандинавии все трое скоропостижно скончались в конце августа и начале сентября 1957 года. По совершенно случайному, как принято считать, совпадению.

[1] William J. McPeak, «Hooked on Hydrodynamics». The World & I, February 1997. Vol. 12, Issue [2] Jacob Bjerknes, «On the structure of moving cyclones». Geofys. Publ. I(2). [3] Arnt Eliassen, «Jacob Aall Bonnevie Bjerknes: A Biographical Memoir», 1995, National Academies Press, Washington D.C.

Похоже на атмосферу [46] Синхронная смерть скандинавских ученых в 1957 году несколько замысловатым образом сопрягает две картины-подсказки из сна про черепаху и трех ее слонов. Один из слонов, можно напомнить, жонглировал в воде шариками, что по логике сна указывало на связь электромагнетизма с феноменом осциллонов и с забытыми ныне гидродинамическими работами Карла Бьеркнеса. Другой же слон демонстрировал природу 0 сильных ядерных взаимодействий, играя в воде с необычным вихрем, который то распадался на несколько маленьких, то вновь собирался в один большой. Как показали длительные поиски информации, такого рода феномен именуется в гидродинамике «васцилляция Хайда» (Hide’s vacillation). Однако знают о нем на удивление мало ученых, не говоря уже обо всех остальных.

Чтобы наглядно прояснить взаимосвязи между этим феноменом и особенностями развития передовой науки в 1950-е годы, начать придется издалека. Первого марта 2006 года в Интернете случилось выдающееся по своей значимости событие – всенародный энциклопедический проект Wikipedia достиг объема в 1 миллион англоязычных статей (без учета материалов на множестве других языков мира). Сегодня о Википедии знают практически все, однако в то время это было все еще делом сравнительно новым и крайне необычным. Энциклопедия, любую статью в которой «могут написать, дополнять или исправлять все желающие», довольно быстро смогла охватила чуть ли не все области человеческих знаний и интересов, но при этом не превратилась в скопище мусора.

Один миллион статей – это, конечно, очень много, и ни одна другая энциклопедия в мире даже отдаленно не приближается к подобному масштабу. Однако даже Википедия с ее небывалым множеством статей имела в своем составе ощутимые пробелы, объяснить которые иногда достаточно просто, но в некоторых случаях – весьма затруднительно.

2 Например, когда среди этого миллиона так и не появилось статьи, посвященной малоизвестному норвежскому ученому XIX века Карлу Антону Бьеркнесу, вряд ли это должно кого-то удивлять. На новую физику XX века он абсолютно никакого влияния не оказал, а потому очень мало кому сегодня интересен.

Но в «миллионе Википедии» в то же время не было не то что статьи, но даже сколь-нибудь заметного упоминания ни о видном ученом второй половины XX века, британском физике по имени Раймонд Хайд (р. 1929), ни о его замечательном открытии – физическом явлении под названием «васцилляция». К слову сказать, никаких упоминаний об этом не обнаружилось и в куда более респектабельной энциклопедии Britannica.

Факт подобного отсутствия представляется чрезвычайно необычным, 3 поскольку имя и работы Р. Хайда, вообще говоря, достаточно широко известны среди специалистов. Сам же он за свою долгую научную жизнь не только был удостоен множества всевозможных наград и отличий, но и в разное время занимал большие административные посты в ученом мире – от президента Европейского геофизического общества до президентов национальных астрономического и метеорологического обществ Великобритании.

# Для добавления странности происходящему, нелишне также отметить, что в рядах весьма специфической научной организации под названием Папская академия наук Ватикана, традиционно насчитывающей всего пожизненно назначаемых членов, Раймонд Хайд представляет свою страну наряду с такими выдающимися учеными, как астроном и космолог Мартин Рис, недавно возглавивший британское Королевское общество (националь 4 ную академию наук), и физик-теоретик Стивен Хокинг. При этом заметно, что Ватикан, в отличие от всех авторов Википедии и Британники, прояв ляет к работам Хайда самый живой интерес. Так, в ноябре 2004 года на ежегодной пленарной сессии Папской академии этот ученый делал специ альный доклад под названием «Геомагнетизм, васцилляция в нелинейных системах, предсказуемость атмосферы и детерминированный хаос».[1] В чем же суть научных открытий Раймонда Хайда, самое главное из которых он сделал в 1951 году, будучи молодым аспирантом Кембриджского университета? В ту пору Хайд работал на кафедре геодезии и геофизики, занимаясь проблемами магнитного поля Земли и его предполагаемого порождения из-за вращения жидкого ядра планеты. Для экспериментальной проверки гипотез и изучения температурной конвекции во вращающейся жидкости, ученым был сконструирован специальный прибор из двух коаксиально (то есть по одной оси) скрепленных цилиндрических сосудов.

Подобные установки часто используют для изучения эффектов вязкости жидкости и разнообразных гидродинамических феноменов, вроде конвекционных потоков Тэйлора-Куэтте, для чего жидкость заливают в кольцевое пространство между сосудами, а цилиндры раскручивают с разной скоростью вокруг общей оси. Для лучшей визуализации структур, образующихся при этом в жидкости, в нее добавляют масло и мелкую алюминиевую пудру. Особенность прибора Хайда была в том, что внутренний цилиндр у него подогревался, имитируя расплавленное ядро планеты, а жидкость в сосуде за счет этого получала температурный градиент, то есть неравномерное распределение тепла между вертикальными стенками сосуда.

В ходе экспериментов выяснилось, что при возрастании температурного контраста между стенками сосуда, либо при увеличении скорости его вращения, в жидкости возникают упорядоченные структуры, напоминающие волны. При еще большем возрастании разности температур в сосуде волновые структуры меняют свою форму, а затем наступает хаотическая, полностью беспорядочная турбулентность. Но, как оказалось, не всегда.

Структуры, полученные в опытах Хайда ## Поразительным открытием Хайда стало явление, которое он назвал «ваcцилляция» (качание). При определенных сочетаниях скорости и температуры, волны в сосуде наблюдались в двух периодически сменяющих друг друга режимах: то находясь в регулярной фазе, когда меняется лишь амплитуда, длина или наклон волн;

то разрушаясь, превращаясь на время в турбулентные вихри «циклонов» и «антициклонов»;

после чего эти вихри вновь возвращались в регулярную фазу, продолжая цикл «качания».

Получалось, что на грани порядка и хаоса во вращающейся неравномерно нагретой жидкости возникали собственные колебания, в которых кинетическая энергия от упорядоченного движения передавалась к хаотическому, а от него затем обратно к упорядоченному.[2] Васцилляция Хайда Как вспоминал впоследствии Хайд [3], по случаю именно в это время в барак, где кембриджские аспиранты и студенты занимались экспериментами, зашел Хэролд Джефриз, в ту пору одно из главных британских светил в области геофизики и астрономии. Именно ему принадлежала гипотеза о жидком ядре Земли, а четвертью века ранее Джефриз сделал важный вклад в метеорологию, показав, сколь важную роль играют циклоны в общей циркуляции атмосферы планеты. Подобно Нильсу Бору, Джефриз отличался на редкость невнятной, бормочущей речью, но всем студентам Кембриджа рекомендовалось с максимальной серьезностью относиться к ворчанию и бормотанию мэтра, потому что там «с большой вероятностью содержатся жемчужины мудрости».

Когда Раймонд Хайд показал Джефризу свою установку и получаемые на ней любопытные результаты, тот, взглянув на явление васцилляции, довольно невнятно пробормотал «похоже на атмосферу» и пошел по своим делам дальше. Оставив Хайда в размышлениях о том, что означает эта a фраза и каковы могут быть ее последствия. А последствия, надо сказать, получились воистину богатейшие и разнообразные (принимая во внимание, что на момент открытия васцилляции еще не было ни теории нелинейных динамических систем, ни самого понятия детерминированный хаос).

В метеорологии очень быстро заметили, что открытая Хайдом ваcцилляция качественно подобна так называемому циклу индекса Россби, незадолго до этого, в 1944 году, открытому для атмосферы Земли. К.-Г. Россби и Х.

Виллетт обнаружили, что в атмосфере регулярно чередуются состояние с повышенной скоростью упорядоченного западно-восточного переноса, при котором энергия вихревого, хаотического движения понижена, и противоположная ситуация, когда преобладают неупорядоченные, b вихревые процессы — циклоны и антициклоны. Среднюю скорость западно восточного переноса было принято характеризовать определенной величиной, получившей название «индекс Россби». Колебания же этого индекса, открытые Россби и Виллеттом, получили название «цикл индекса». Соответственно, стало понятно, что это – основной колебательный процесс, формирующий чередование разных типов циркуляции атмосферы.

### Из опытов же Хайда получалось, что такой цикл – это не особенность земной атмосферы, а общая черта всех вращающихся жидкостей и газов.

Естественно, сразу появились и следующие вопросы: а существуют ли c подобные колебания в океане, в атмосферах других планет, в жидком ядре Земли, в звездах и галактиках, наконец? Постепенно выяснилось, что ответ на все эти вопросы в общем утвердительный.

В океане тоже были обнаружены периодические «синоптические вихри», похожие на циклоны и антициклоны в атмосфере. В динамике атмосфер других планет и вращающихся звезд обнаружены свойства, во многом подобные свойствам земной атмосферы, в частности и цикл индекса.



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.